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中考必背重点知识（七）
金属和金属材料
材料分类
天然有机高分子材料包括：棉花、羊毛、天然橡胶
合成有机高分子材料包括：塑料、合成纤维、合成橡胶
人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，铜和铁作为金属材料一直被广泛地应用。铝的利用要比铜和铁晚的多，至今仅100多年的历史，但由于铝有许多有许多优良的性能，铝的产量已经超过铜，位于铁之后，居第二位.钛被认为是21世纪重要的金属材料。
考点一、金属
①金属的物理性质
1.有金属光泽，大部分为银白色（铜为紫红色,金为黄色,铁粉为黑色，铁块为银白色）
2.大多数熔点较高，密度和硬度较大。除汞外，其余均为固态
3.导电性、导热性、延展性等
②金属之最
1.地壳中含量最多的金属元素为铝。
2.人体中含量最多的金属元素为钙。
3.导电、导热性最好的金属单质为银。
4.熔点最高的金属单质为钨。
5.熔点最低的金属单质为汞。
6.硬度最高的金属是铬。
7.目前世界年产量最高的金属为铁。
8.目前使用最多的金属是铁。
9.最早使用的金属是铜。
性质决定用途，在选择物质的时候除了考虑性质外还要考虑价格是否低廉、来源是否广泛，含量是否丰富、外形是否美观、使用是否便利、废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
③合金
1.形成：在金属中加热熔合某些金属或非金属，形成具有金属特性的物质。合金与纯金属相比，性能上发生了改变，说明物质的组成改变会使其性质发生改变，合金的用途比纯金属的用途广泛。
2.特征：均一性，稳定性，混合物
一般来说合金比纯金属熔点更低、硬度更大，机械强度更高，更耐腐蚀。通过相互划痕可以比较合金和纯金属的硬度。生活中常用的合金为铝合金，黄铜（铜锌合金）等。
3.常见合金
①生铁和钢（碳、铁合金）
主要区别：含碳量不同，生铁含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%。钢与生铁相比具有更多的优良性能，易于加工，用途更为广泛。
②钛和钛合金
钛和钛合金被认为是21世纪重要的金属材料，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小（4.5g/cm3）、可塑性好，易于加工、机械性能好等。其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。与人的骨骼相容性好，可以做人工骨骼。
考点二、金属的化学性质
①金属与氧气反应
1.常温下就能与氧气反应。如：镁、铝等金属
2Mg+O2=2MgO 4Al+3O2=2Al2O3
铝具有很好的抗腐蚀性的原因是：铝在空气中表面会生成一层致密的氧化铝薄膜阻止内部的铝进一步反应。镁也一样。
2.在“加热”或“点燃”时能与氧气反应。如铁、铜等
3Fe+2O2Fe3O4 2Cu+O22CuO
3.高温时也不能与氧气反应。如金、银等。
真金不怕火炼
②金属与酸的反应
注意：这里的酸指的是盐酸或稀硫酸
步骤：
①在五支试管中分别加入等量的Mg、Al、Zn、Fe、Cu
②向上述五支试管中分别加入等量的相同的酸
现象：
①Mg、Al、Zn、Fe金属表面有气泡产生，Cu表面无任何变化
②产生气泡速率：Mg>Al>Zn>Fe
结论:五种金属的活泼性依次为：Mg>Al>Zn>Fe>Cu
原理：
Mg+2HCl=H2↑+MgCl2
2Al+6HCl=3H2↑+2AlCl3
Zn+2HCl=H2↑+ZnCl2
Fe+2HCl=H2↑+FeCl2
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
注意：有关铁在溶液中的置换反应，铁在化合物中的化合价均为+2。
思考1：将等量的镁、铝、锌、铁分别加入到足量的相同的酸中。
①产生的气体由快到慢如何排列
②产生气体由多到少如何排列
答：①Mg>Al>Zn>Fe
②Mg--H2 1--1/12
2Al--3H2 1--1/9
Zn--H2 1--1/32.5
Fe--H2 1--1/28
Al>Mg>Fe>Zn
思考2：将足量的镁、铝、锌、铁分别加入到等量的相同的酸中。
①产生的气体由快到慢如何排列
②产生气体由多到少如何排列
答：①Mg>Al>Zn>Fe
②Mg=Al=Zn=Fe
当量法：
当量值=
Mg：12 Al：9 Zn：32.5 Fe：28
①当量值越小，产生H2越多
②当产生1gH2时，需要Mg的质量为12g，需要Al的质量为9g需要Zn的质量为32.5g需要Fe的质量为28g
③金属与盐溶液反应
例如：铁和硫酸铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。现象是银白色的铁表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为绿色
该反应的条件：①反应物中金属单质的活动性强于金属盐溶液中的金属(K、Ca、Na除外)；②必须在溶液中进行
①铁跟硫酸铜溶液反应的方程式为Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4；
②铝和硫酸铜溶液反应的方程式：2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu；
③铜和硝酸银溶液反应的方程式：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag。
一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应
思考3：设计实验证明Mg、Zn、Fe的活泼性
可加酸观察现象
思考4：设计实验证明Zn、Fe、Cu的活泼性
可加酸观察现象
思考5：设计实验证明Fe、Cu、Ag的活泼性
思考6：设计实验证明Cu、Ag、Au的活泼性
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
活泼金属可以置换不活泼金属
④金属活动性
金属活动性顺序应用：
1.金属的位置越靠前，它的活动性越强，化学性质就越活泼
2.位于氢前的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（浓硫酸、硝酸除外）
3.前面的金属能把后面的金属从它们的化合物的水溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）
注意：金属活动性顺序只适用于溶液中的反应
考点三、金属的利用和保护
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，多数金属化学性质活泼，除少数很不活泼的金属如金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。
常见的矿石金矿、银矿，黄铜矿，辉铜矿，赤铁矿（主要成分Fe2O3），磁铁矿（主要成分Fe3O4），黄铁矿（主要成分FeS2）,菱铁矿（主要成分FeCO3），铝土矿（主要成分Al2O3）
一、生铁的冶炼
1.原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石
2.原理：C+O2CO2（提供热量）
C+CO22CO（提供还原剂）
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
4CO+Fe3O43Fe+4CO2
3.设备：高炉
炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图
实验室炼铁
炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。在实验室里，可以利用如下图所示的装置进行实验。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
操作步骤：
①检查装置的气密性；
②将氧化铁粉末装入玻璃管后固定在铁架台上；
③点燃右端酒精灯；
④给玻璃管通入一氧化碳；
⑤加热装有氧化铁的玻璃管；
⑥结束时先熄灭酒精喷灯；
⑦停止通入一氧化碳；
⑧熄灭右端酒精灯。
现象：
①红色粉末变黑
②澄清石灰水变浑浊
③末端出现的气体可燃烧，火焰呈蓝色
涉及的反应方程式：
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
2CO+O22CO2
(4)实验注意事项：①实验开始先通一氧化碳排尽玻璃管中的空气，以免加热时发生爆炸。②实验结束时先停止加热，继续通入一氧化碳至温度降低到室温，防止生成的铁在高温时被氧化，同时防止试管中的石灰水倒吸进入灼热的玻璃管。③一氧化碳有毒，实验装置中必须有尾气处理装置。
(5)实验现象：玻璃管中红色粉末变为黑色；试管中澄清石灰水变浑浊；玻璃导管尖嘴处有蓝色火焰。
二、钢的冶炼
1.原料：生铁
2.原理：C+O2CO2
生铁含碳量：2%——4.3%
钢含碳量：0.03%——2%
三、铜的冶炼
1.原料：可溶性含铜化合物、铁
2.原理：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
考点四、金属的保护
一、防止金属生锈
1.铁生锈
①铁生锈的条件：Fe与H2O、O2同时接触，铁在潮湿的空气中易生锈
②铁锈：Fe2O3 H2O（铁锈疏松多孔、易吸水，如不及时除去可以加速铁制品的生锈）
③除锈：
物理方法：砂纸打磨
化学方法：盐酸、稀硫酸除铁锈
2.铜生锈
①铜生锈的条件：铜与氧气,二氧化碳、水同时接触
2Cu+CO2+H2O+O2=Cu2(OH)2CO3
②铜锈：Cu2(OH)2CO3
防止金属生锈的措施：
(1)保持金属表面清洁干燥；
(2)涂一层保护膜(如：刷漆、涂油、镀不活泼金属或致密的氧化物薄膜)。
二、金属的回收利用
三、有计划、合理地开采
四、寻找金属的代替品

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